2022屆新高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)氧化還原反應(yīng)的基本概念及其關(guān)系學(xué)案

第1課時氧化還原反應(yīng)的基本概念及其關(guān)系(1)氧化還原反應(yīng)中,肯定有一種元素被氧化,另一種元素被還原。()提示:×。氧化還原反應(yīng)中可能是一種元素既被氧化又被還原,如2Fe3++Fe3Fe2+。(2)含最高價元素的化合物,一定具有強(qiáng)氧化性。()提示:×。含最高價元素的化合物,不一定具有強(qiáng)氧化性,如H2O中的H+。(3)有單質(zhì)參加或生成的化學(xué)反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)。()提示:×。有單質(zhì)參加或生成的化學(xué)反應(yīng)不一定是氧化還原反應(yīng),如3O22O3。(4)元素的原子得失電子后,一定形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。()提示:×。如氫原子得1個電子后形成2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。(5)氧化還原反應(yīng)中的反應(yīng)物不是氧化劑就是還原劑。()提示:×。如反應(yīng)Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O中NaOH既不是氧化劑也不是還原劑。氧化還原反應(yīng)相關(guān)概念及其關(guān)系(1)元素由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),它可能被氧化,也可能被還原。(2)根據(jù)反應(yīng)方程式判斷氧化性、還原性強(qiáng)弱,還原性:還原劑>還原產(chǎn)物;氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物。(3)按要求回答下列問題:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2①用雙線橋法表示該反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。____________________________________________________________

②氧化劑________,還原劑________;

氧化產(chǎn)物________,還原產(chǎn)物________。

答案:①②O2FeS2Fe2O3、SO2Fe2O3、SO2(4)用濃鹽酸來制取氯氣的化學(xué)方程式如下:2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,其中被還原的元素是Mn,被氧化的元素是Cl,氧化劑是KMnO4,還原劑是HCl,氧化產(chǎn)物是Cl2,還原產(chǎn)物是MnCl2,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶5。陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫及相關(guān)計(jì)算(1)為實(shí)現(xiàn)燃煤脫硫,向煤中加入漿狀Mg(OH)2,使燃燒產(chǎn)生的SO2轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的Mg化合物,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Mg(OH)2+2SO2+O22MgSO4+2H2O。(2)用酸性CO(NH2)2水溶液吸收NOx,吸收過程中存在HNO2與CO(NH2)2生成N2和CO2的反應(yīng),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HNO2+CO(NH2)22N2↑+CO2↑+3H2O。(3)一定條件下,向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4,溶液中BQUOTEH4-H4-(B元素的化合價為+3)與Fe2+反應(yīng)生成納米Fe粉、H2和B(OHQUOTE)4-)4-,其離子方程式為2Fe2++BQUOTEH4-H4OH-2Fe+B(OHQUOTE)4-)4-+2H2↑。(4)+6價鉻的化合物毒性較大,常用NaHSO3將廢液中的Cr2QUOTEO72-O72-還原成Cr3+,該反應(yīng)的離子方程式為Cr2QUOTEO72-O72-+3HSQUOTEO3-O3-+5H+2Cr3++3SQUOTEO42-O42-+4H2O(或Cr2QUOTEO72-O2Cr3++3SQUOTEO42-O42-+5SQUOTEO32-O3【自我反思·知不足】知識點(diǎn)是否掌握學(xué)習(xí)索引是否相關(guān)概念及其關(guān)系角度一、角度二方程式的書寫及相關(guān)計(jì)算角度二、角度三氧化還原反應(yīng)的基本概念及其關(guān)系【典例1】(2021·鶴崗模擬)高錳酸鉀溶液在酸性條件下可以與硫酸亞鐵反應(yīng),化學(xué)方程式如下:KMnO4+FeSO4+H2SO4K2SO4+MnSO4+Fe2(SO4)3+H2O(未配平)。下列說法正確的是()A.Fe2+的還原性強(qiáng)于Mn2+B.MnQUOTEO4-O4-是氧化劑,Fe3+C.氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為5∶1D.生成1mol水時,轉(zhuǎn)移2.5mol電子【命題解讀·解題指導(dǎo)】考查素養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知情境載體高錳酸鉀溶液在酸性條件下可以與硫酸亞鐵反應(yīng)問題關(guān)鍵(1)明確反應(yīng)前后元素價態(tài)的變化(2)準(zhǔn)確判斷氧化劑與還原劑、還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物,根據(jù)得失電子守恒確定相關(guān)物質(zhì)的計(jì)量數(shù)并據(jù)此完成相關(guān)計(jì)算和判斷【解析】選A。Fe2+化合價升高,是還原劑,Mn2+是還原產(chǎn)物,還原性:還原劑>還原產(chǎn)物,故A項(xiàng)正確;MnQUOTEO4-O4-化合價降低,是氧化劑,Fe3+是氧化產(chǎn)物,故B項(xiàng)錯誤;錳元素由+7價降至+2價,鐵元素由+2價升至+3價,根據(jù)得失電子守恒,MnQUOTEO4-O4-、Mn2+的系數(shù)為1,Fe2+、Fe3+的系數(shù)為5,根據(jù)電荷守恒,H+的系數(shù)為8,根據(jù)質(zhì)量守恒,H2O的系數(shù)為4,所以離子方程式為MnQUOTEO4-O4-+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O,由此可知氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為1∶5,故C項(xiàng)錯誤;根據(jù)離子方程式MnQUOTEO4-O4-+5FeMn2++5Fe3++4H2O,生成4mol水時轉(zhuǎn)移5mol電子,所以生成1mol水時,轉(zhuǎn)移1.25mol電子,故D項(xiàng)錯誤。三步解答氧化還原反應(yīng)的題目氧化還原反應(yīng)的規(guī)律及其應(yīng)用【典例2】(1)Fe、Co、Ni能與Cl2反應(yīng),其中Co和Ni均生成二氯化物,由此推斷FeCl3、CoCl3和Cl2的氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開_______,

Co(OH)3與鹽酸反應(yīng)有黃綠色氣體生成,寫出反應(yīng)的離子方程式:________。

(2)某鐵的氧化物(FexO)1.52g溶于足量鹽酸中,向所得溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mLCl2,恰好將Fe2+完全氧化。x值為________。

(3)欲使3mol的VO2+變?yōu)閂QUOTEO2+O2+,則需要氧化劑KClO3至少為________(4)在有氧條件下,新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2。NH3與NO2生成N2的反應(yīng)中,當(dāng)生成1molN2時,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________mol。

(5)已知:還原性HSQUOTEO3-O3->I-,氧化性IQUOTEO3-O3->I2。在NaIO3溶液中滴加過量的NaHSO3溶液反應(yīng)完全,推測反應(yīng)后溶液中的還原產(chǎn)物為【解析】(1)由2Fe+3Cl22FeCl3、Co+Cl2CoCl2,根據(jù)氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性,則氧化性:Cl2>FeCl3、Cl2>CoCl2,Co和氯氣反應(yīng)生成CoCl2,說明Cl2的氧化性弱于CoCl3,故氧化性:CoCl3>Cl2>FeCl3。Co(OH)3與鹽酸反應(yīng)有黃綠色氣體生成,說明鹽酸被氧化為Cl2,則Co(OH)3被還原為Co2+,配平離子方程式為2Co(OH)3+6H++2Cl-2Co2++Cl2↑+6H2O。(2)根據(jù)電子得失守恒可知:QUOTE1.5256x+161.5256x+16×(3-QUOTE2x2x)×x=QUOTE112×10-(3)“氧化”中欲使3mol的VO2+變?yōu)閂QUOTEO2+O2+,釩元素化合價從+4升高到+5,而氧化劑KClO3(4)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目既可用氧化劑得電子數(shù)目也可以用還原劑失電子數(shù)目進(jìn)行確定。由反應(yīng)方程式8NH3+6NO27N2+12H2O可知,當(dāng)生成1molN2時有QUOTE247247mol電子轉(zhuǎn)移。(5)由還原性HSQUOTEO3-O3->I-,可知當(dāng)NaHSO3溶液過量時IQUOTEO3-O3-先被還原成I2,再被還原成I答案:(1)CoCl3>Cl2>FeCl32Co(OH)3+6H++2Cl-2Co2++Cl2↑+6H2O(2)0.8(3)0.5(4)QUOTE247247(5)NaI利用電子守恒關(guān)系解題的思維流程一找各物質(zhì)找出反應(yīng)中的氧化劑、還原劑及相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物,并標(biāo)出變價元素的化合價二定得失數(shù)找準(zhǔn)一個原子(或離子)得失電子數(shù)(注意化學(xué)式中粒子的個數(shù))三列關(guān)系式根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式關(guān)系式:n(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值=n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值氧化還原方程式的書寫、配平及相關(guān)計(jì)算【典例3】化學(xué)工業(yè)為疫情防控提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)支撐。氯的許多化合物既是重要化工原料,又是高效、廣譜的滅菌消毒劑?；卮鹣铝袉栴}:(1)Cl2O為淡棕黃色氣體,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和Cl2反應(yīng)來制備,該反應(yīng)為歧化反應(yīng)(氧化劑和還原劑為同一種物質(zhì)的反應(yīng))。上述制備Cl2O的化學(xué)方程式為______________________________。

(2)ClO2常溫下為黃色氣體,易溶于水,其水溶液是一種廣譜殺菌劑。一種有效成分為NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡騰片”,能快速溶于水,溢出大量氣泡,得到ClO2溶液。上述過程中,生成ClO2的反應(yīng)屬于歧化反應(yīng),每生成1molClO2消耗NaClO2的量為________mol;產(chǎn)生“氣泡”的化學(xué)方程式為__

______________________________。

(3)“84消毒液”的有效成分為NaClO,不可與酸性清潔劑混用的原因是____________________(用離子方程式表示)。工業(yè)上是將氯氣通入30%的NaOH溶液中來制備NaClO溶液,若NaClO溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%,則生產(chǎn)1000kg該溶液需消耗氯氣的質(zhì)量為________kg(保留整數(shù))。

【解析】(1)由新制的HgO和Cl2反應(yīng)來制備Cl2O,該反應(yīng)為歧化反應(yīng),則一部分氯化合價降低生成HgCl2。根據(jù)守恒配平化學(xué)方程式為2Cl2+HgOHgCl2+Cl2O。(2)生成ClO2的反應(yīng)屬于歧化反應(yīng),還原產(chǎn)物為NaCl,每生成1molClO2,轉(zhuǎn)移1mol電子,則生成的NaCl為1mol÷4=0.25mol,由氯元素守恒可知消耗NaClO2的量為1.25mol;由反應(yīng)物可知產(chǎn)生“氣泡”為CO2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaHCO3+NaHSO4CO2↑+Na2SO4+H2O。(3)酸性清潔劑的主要成分為HCl,與NaClO發(fā)生歸中反應(yīng)生成氯氣,離子方程式為ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O。設(shè)消耗氯氣的質(zhì)量為xkg,由化學(xué)方程式Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O得消耗的NaOH的質(zhì)量為QUOTE80x7180x71,由題意得:(1000kg-xkg)×30%-QUOTE80x7180x71=1000kg×1%;x=203。答案:(1)2Cl2+HgOHgCl2+Cl2O(2)1.25NaHCO3+NaHSO4CO2↑+Na2SO4+H2O(3)ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O203信息型氧化還原方程式的書寫步驟1.理清兩條概念線索2.氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律及應(yīng)用(1)氧化還原反應(yīng)基本規(guī)律及應(yīng)用內(nèi)化于心,外化于形①強(qiáng)弱規(guī)律:氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物還原性:還原劑>還原產(chǎn)物②守恒規(guī)律:電子得失守恒③歸中規(guī)律:只靠近不交叉相鄰價態(tài)不反應(yīng)(2)解答氧化還原反應(yīng)規(guī)律應(yīng)用題的“三步驟”第一步:分析化合價的變化,準(zhǔn)確判斷相關(guān)概念氧化劑被還原,發(fā)生還原反應(yīng),生成還原產(chǎn)物;還原劑被氧化,發(fā)生氧化反應(yīng),生成氧化產(chǎn)物。第二步:依據(jù)規(guī)律判斷反應(yīng)的合理性氧化還原反應(yīng)遵循強(qiáng)弱律、優(yōu)先律、轉(zhuǎn)化律等,同時應(yīng)掌握化合價與氧化性的關(guān)系,“高價氧,低價還,中間價態(tài)兩面轉(zhuǎn)”。第三步:利用電子守恒進(jìn)行定量判斷有關(guān)氧化還原反應(yīng)的定量問題,利用得、失電子守恒法可以簡化計(jì)算過程。對于生疏的或多步氧化還原反應(yīng),可直接找出起始的氧化劑、還原劑和最終的還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物,利用原子守恒和電子守恒,建立已知量與未知量的關(guān)系,列等式求解。(一)【高考大題題空逐空練——氧化還原方程式的書寫】1.“鋼是虎,釩是翼,鋼含釩猶如虎添翼”,釩是“現(xiàn)代工業(yè)的味精”。釩在稀酸中是穩(wěn)定的,但室溫下能溶解于濃硝酸中生成VQUOTEO2+O2+(1)請寫出金屬釩與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式:_____________。

(2)V2O5是兩性氧化物,與強(qiáng)堿反應(yīng)生成釩酸鹽(陰離子為VQUOTEO43-O43-),溶于強(qiáng)酸生成含VQUOTEO2+O2+的鹽。請寫出V2O5分別與燒堿溶液和稀硫酸反應(yīng)生成鹽的化學(xué)式:_____【解析】(1)釩室溫下能溶解于濃硝酸中生成VQUOTEO2+O2+,故金屬釩與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式為V+6H++5NQUOTEO3-O3-VQUOTEO2+O2++5NO2↑+3H(2)V2O5是兩性氧化物,與強(qiáng)堿反應(yīng)生成釩酸鹽(陰離子為VQUOTEO43-O43-),溶于強(qiáng)酸生成含VQUOTEO2+O2+的鹽,所以V2O5與燒堿溶液反應(yīng)生成鹽的化學(xué)式為Na3VO4,而V2O5溶于稀硫酸生成鹽的化學(xué)式為(VO2)答案:(1)V+6H++5NQUOTEO3-O3-VQUOTEO2+O2++5NO2↑+3H2O(2)Na3VO4(VO2)2SO【加固訓(xùn)練】高錳酸鉀(KMnO4)是一種常用氧化劑,主要用于化工、防腐及制藥工業(yè)等。以軟錳礦(主要成分為MnO2為原料生產(chǎn)高錳酸鉀的工藝路線如下:回答下列問題:(1)原料軟錳礦與氫氧化鉀按1∶1的比例在“烘炒鍋”中混配,在“平爐”中發(fā)生反應(yīng)?！捌綘t”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。

(2)將K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4的生產(chǎn)有兩種工藝。①“CO2歧化法”是傳統(tǒng)工藝,即在K2MnO4溶液中通入CO2氣體,使體系呈中性或弱堿性,K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)生成MnO2,反應(yīng)的離子方程式為

_________________________________________________________。

②“電解法”為現(xiàn)代工藝,即電解K2MnO4水溶液,電解槽中總反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________________。

【解析】(1)在平爐中,MnO2、O2、KOH反應(yīng)生成K2MnO4和H2O,配平反應(yīng)為2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O。(2)①體系呈中性或弱堿性,則CO2反應(yīng)生成HCQUOTEO3-O3-,離子方程式為3MnQUOTEO42-O42-+4CO2+2H2O2MnQUOTEO4-O4-+MnO2+4HCQUOTEO3-O3-。②電解過程中MnQUOTEO42-O42-變?yōu)镸nQUOTEO4-O4-,Mn的化合價升高,則H化合價降低生成H2。反應(yīng)的離子方程式為2MnQUOTEO42-O42-+2H2O2MnQUOTEO答案:(1)2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O(2)①3MnQUOTEO42-O42-+4CO2+2H2O2MnQUOTEO4-O4-+MnO2+4HCQUOTEO3-O3-②2MnQUOTEO42-O42-+2H2O2MnQUOTEO4-(二)【精優(yōu)習(xí)題模擬練】2.下列敘述不涉及氧化還原反應(yīng)的是()A.谷物發(fā)酵釀造食醋B.小蘇打用作食品膨松劑C.含氯消毒劑用于環(huán)境消毒D.大氣中NO2參與酸雨形成【解析】選B。涉及淀粉水解成葡萄糖,葡萄糖分解成乙醇,乙醇氧化成乙酸,涉及氧化還原反應(yīng),A不符合題意;小蘇打即NaHCO3,NaHCO3受熱分解產(chǎn)生無毒的CO2,因此可用小蘇打作食品膨松劑,不涉及氧化還原反應(yīng),B符合題意;利用含氯消毒劑的強(qiáng)氧化性消毒殺菌,涉及氧化還原反應(yīng),C不符合題意;D.NO2與水反應(yīng)有HNO3產(chǎn)生,因此NO2參與了硝酸型酸雨的形成,涉及氧化還原反應(yīng),D不符合題意。3.(2021·阜陽模擬)過氧化鈉具有強(qiáng)氧化性,遇亞鐵離子可將其氧化為一種常見的高效水處理劑,化學(xué)方程式為2FeSO4+6Na2O22Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。下列說法中不正確的是()A.氧化性:Na2O2>Na2FeO4>FeSO4B.FeSO4只作還原劑,Na2O2既作氧化劑,又作還原劑C.由反應(yīng)可知每3molFeSO4完全反應(yīng)時,反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移12mol電子D.Na2FeO4處理水時,不僅能殺菌消毒,還能起到凈水的作用【解析】選C。由氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物可知,氧化性Na2O2>Na2FeO4>FeSO4,A正確;2FeSO4+6Na2O22Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑,Fe元素的化合價由+2價升高為+6價,O元素的化合價部分由-1價降低為-2價,部分由-1價升高為0價,所以FeSO4只作還原劑,Na2O2既作氧化劑又作還原劑,B正確;2FeSO4～10e-,所以每3molFeSO4完全反應(yīng)時,反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移15mol電子,C錯誤。Na2FeO4處理水時,Na2FeO4可以氧化殺死微生物,生成的還原產(chǎn)物氫氧化鐵又具有吸附作用,可以起到凈水的作用,D正確。4.(2021·北京模擬)BMO(Bi2MoO6)是一種高效光催化劑,可用于光催化降解苯酚,原理如圖所示。下列說法不正確的是()A.該過程的總反應(yīng):C6H6O+7O26CO2+3H2OB.該過程中BMO表現(xiàn)較強(qiáng)氧化性C.降解產(chǎn)物的分子中只含有極性共價鍵D.①和②中被降解的苯酚的物質(zhì)的量之比為3∶1【解析】選B。該過程用光催化降解苯酚生成二氧化碳和水,所以反應(yīng):C6H6O+7O26CO2+3H2O,A正確;該過程中BMO是催化劑,BMO與O2在光作用下,BMO被氧化成BMO+,B錯誤;降解苯酚的產(chǎn)物為二氧化碳和水,二氧化碳和水分子中都只含有極性共價鍵,C正確;①中1molQUOTEO2-O2-要得到3mol電子,而②中1molBMO+變?yōu)?molBMO只要得到1mol電子,根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子相等,所以①、②中被降解的苯酚的物質(zhì)的量之比為3∶1,D正確。5.根據(jù)氧化還原反應(yīng)的概念完成下列各題。(1)SeO2與SO2的混合煙氣可用水吸收制得單質(zhì)Se,當(dāng)有10mol電子轉(zhuǎn)移時,會生成________molSe。

(2)(VO2)2SO4溶液中釩的含量可用酸化的H2C2O4溶液來測定,主要產(chǎn)物為CO2和VOSO4,其氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________。

(3)K4Fe(CN)6與高錳酸鉀溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為K4Fe(CN